強(qiáng)制性EEDI要求對(duì)LNG船適用性分析

王慧芳，溫苗苗

（中國(guó)船級(jí)社上海規(guī)范研究所，上海 200135）

0 引 言

國(guó)際海事組織（IMO）在2011年7月召開(kāi)的環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第62屆（MEPC62）會(huì)議上，以MEPC.203(62)決議通過(guò)了MARPOL附則VI修正案-引入船舶能效要求，即船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）及船舶能效管理計(jì)劃（SEEMP）要求，成為首個(gè)在海事界的強(qiáng)制性溫室氣體減排要求。該要求將于2013年1月1日起生效。

目前EEDI要求僅適用于7種船型：散貨船、液貨船、氣體運(yùn)輸船、雜貨船、冷藏貨物運(yùn)輸船、車(chē)輛滾裝船及液貨和干散貨兼用船，且不適用于這些船型中具有柴電推進(jìn)、透平推進(jìn)及混合推進(jìn)系統(tǒng)的船舶。這是因?yàn)樾枰凑詹煌头謩e制定各自的EEDI衡準(zhǔn)參考線，且這些參考線是以最近10年內(nèi)全球范圍內(nèi)建造的船舶為樣本統(tǒng)計(jì)回歸而成。其他船型沒(méi)有涵蓋是由于船舶數(shù)量相對(duì)較少不足以形成可靠的參考線，非傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)方式不適用是由于目前的EEDI計(jì)算公式是以傳統(tǒng)的柴油機(jī)直接推進(jìn)方法為基礎(chǔ)制定的，不能完全反映柴電推進(jìn)、透平推進(jìn)及混合推進(jìn)系統(tǒng)的船舶特征。對(duì)于 LNG船而言，需要符合根據(jù)氣體運(yùn)輸船的參考線所確定的Required EEDI要求。然而通過(guò)對(duì)當(dāng)今的LNG船的EEDI計(jì)算發(fā)現(xiàn)，LNG船的EEDI值普遍高于參考線值，進(jìn)一步對(duì) IMO采用的氣體運(yùn)輸船樣本船的分析研究表明，氣體運(yùn)輸船的參考線對(duì)LNG船而言是不適合的。

1 氣體運(yùn)輸船參考線

氣體運(yùn)輸船是用于散裝載運(yùn)任何液化氣體的貨船。根據(jù)IMO秘書(shū)處提交的MEPC62/6/4文件，在計(jì)算氣體運(yùn)輸船的參考線時(shí)包括了LPG船、LNG船、CO2運(yùn)輸船及壓縮氣體運(yùn)輸船（CNG船）。但CNG是通過(guò)高度壓縮而呈氣態(tài)，并不屬于氣體運(yùn)輸船所定義的范圍內(nèi)，因而計(jì)算氣體運(yùn)輸船的參考線的樣本船包括CNG船是不合理的。

通過(guò)對(duì)IMO秘書(shū)處采用的IHS數(shù)據(jù)庫(kù)中氣體運(yùn)輸樣本船的研究發(fā)現(xiàn)，計(jì)算氣體運(yùn)輸船參考線的樣本船是取1999年至2009年1月間建造的船舶，主要包括LNG船和LPG船。樣本船共354艘，絕大多數(shù)是LPG船，LNG船僅27艘，占總樣本船數(shù)量的7.6%，其中4艘LNG船小于2000dwt，其余LNG船均在80000dwt以上，而LPG船均在60000dwt以下。80000dwt以上的LNG船的EEDI值均在參考線之上，從IMO秘書(shū)處的MEPC62/6/4文件中的氣體運(yùn)輸船參考線圖中也能充分證明這一點(diǎn)（見(jiàn)圖1）。由于LPG船和LNG船樣本數(shù)量上的懸殊差異，導(dǎo)致氣體運(yùn)輸船的參考線主要由LPG船主宰。

圖1 IMO設(shè)定的氣體運(yùn)輸船參考線

2 LNG船與LPG船的比較

考慮到2009年后又有部分LNG船建造完工并有更多LNG船正在設(shè)計(jì)或建造中，對(duì)最新的IHS數(shù)據(jù)庫(kù)中氣體運(yùn)輸船進(jìn)行了更進(jìn)一步的研究。表1是IHS數(shù)據(jù)庫(kù)中1999年1月1日至2011年11月1日間建造的所有具有有效數(shù)據(jù)的LPG船和LNG船，并按其推進(jìn)系統(tǒng)方式作了分類。可以看出，在2009年前，LNG船主要以蒸汽輪機(jī)推進(jìn)為主，然而由于常規(guī)蒸汽輪機(jī)推進(jìn)方式效率低（約28%），即使高效蒸汽輪機(jī)推進(jìn)方式的效率也只有35%左右，近幾年逐漸轉(zhuǎn)向柴油機(jī)直接推進(jìn)及柴電推進(jìn)方式。而LPG船則幾乎都是傳統(tǒng)的柴油機(jī)直接推進(jìn)方式，柴電推進(jìn)只有2艘。從表2所示的LNG船和LPG船的噸位分布看，LNG船絕大多數(shù)大于80000dwt，僅在2009年后，建造了5艘10000~15000dwt的LNG船。

表1 HIS數(shù)據(jù)庫(kù)中具有有效數(shù)據(jù)的LPG船和LNG船 艘

表2 LNG船載重噸數(shù)量分布 艘

對(duì)所有LNG船及LPG船的EEDI計(jì)算發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)LNG船的EEDI值高出參考線值。特別是2009年后建造的LNG船包括小噸位LNG船的EEDI值全部在參考線之上（見(jiàn)圖2和圖3）。進(jìn)一步對(duì)LNG船的EEDI偏離度作了分析（見(jiàn)圖4），大噸位的LNG船偏離參考線的程度更大，特別是2009年后新建造的LNG船，均超過(guò)參考線值的20%以上。然而近幾年LNG船有了很大改進(jìn)，效率更高，但卻都不符合由LPG船主宰的參考線所確定的 Required EEDI，這顯然是非常不合理的，充分說(shuō)明目前氣體運(yùn)輸船的參考線對(duì)LNG船是不合適的。

圖2 LPG和LNG氣體運(yùn)輸船EEDI值分布

圖3 LNG船EEDI值分布

圖4 LNG船EEDI值相對(duì)于參考線值的偏離

3 氣體運(yùn)輸船推進(jìn)系統(tǒng)適用范圍

根據(jù)目前MARPOL附則VI關(guān)于船舶能效的要求，EEDI規(guī)定不適用于具有柴電推進(jìn)、蒸汽輪機(jī)推進(jìn)及混合推進(jìn)系統(tǒng)的船舶。然而從表1看出，蒸汽輪機(jī)推進(jìn)的LNG船占大多數(shù)，而柴油機(jī)直接推進(jìn)及柴電推進(jìn)方式是近幾年的主流，且數(shù)量相當(dāng)。據(jù)研究資料對(duì)比，LNG船的柴油機(jī)直接推進(jìn)與柴電推進(jìn)方式的效率相當(dāng)，均為 40%~44%左右。以前的柴油機(jī)直接推進(jìn)方式主要采用中速機(jī)，目前已開(kāi)始采用低速柴油機(jī)推進(jìn)，效率更高且油耗更低，是今后柴油機(jī)直接推進(jìn)方式的發(fā)展趨勢(shì)。

對(duì) LNG船采用柴油機(jī)直接推進(jìn)方式會(huì)越來(lái)越多，早期更多的是蒸汽輪機(jī)推進(jìn)方式的船舶而柴油機(jī)直接推進(jìn)方式和柴電推進(jìn)的數(shù)量基本一致，然而根據(jù)目前MARPOL附則VI下的EEDI適用范圍規(guī)定，只適用于柴油機(jī)直接推進(jìn)方式而不適用于其他推進(jìn)方式，且效率更高的柴油機(jī)直接推進(jìn)的LNG船不符合EEDI要求，這將導(dǎo)致市場(chǎng)向能效更低、CO2排放更多的方向發(fā)展，顯然不合常理。

4 LNG船特點(diǎn)

LNG船的貨物密度較小，僅為0.45~0.47t/m3，而LPG船密度一般為0.58t/m3，這導(dǎo)致LNG船的艙容很大，載重量則相對(duì)較輕。另外LNG船可靠性要求極高，使其設(shè)計(jì)中海上風(fēng)浪裕量的選取通常為21%，大大高于LPG船的15%。另外，必須注意到，LNG船因其蒸發(fā)特性，需要船舶保持19kn及以上的航速以盡可能減少LNG的蒸發(fā)，因而需要較大的主機(jī)功率。

5 LNG船參考線設(shè)定

參考線的設(shè)定是反映某一種船型的樣本船的EEDI平均水平，即約50%的樣本船在參考線以上，50%的樣本船在參考線上或以下。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：a、c——常量；b——船舶載重噸（dwt）。

根據(jù)IMO制定的氣體運(yùn)輸船的參考線，a = 1120，c = 0.456。

然而根據(jù)上述分析，該參考線不適用于LNG船。由于LNG船與LPG船之間的差異，應(yīng)將LNG船和LPG船作為兩種不同類型的船舶，對(duì)LNG船而言，應(yīng)用LNG船的樣本船數(shù)據(jù)單獨(dú)統(tǒng)計(jì)回歸其參考線以確定其a和c值。

6 結(jié) 語(yǔ)

隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)節(jié)能減排需求的不斷提高，LNG將作為未來(lái)新能源的主力軍而被更加廣泛的應(yīng)用，大型LNG船也將成為未來(lái)船舶市場(chǎng)的主流。然而目前MARPOL附則VI框架下的EEDI要求作為強(qiáng)制性國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)LNG船的設(shè)計(jì)和建造造成很大的沖擊，制定合理可行的單獨(dú)適用的參考線才是促進(jìn)LNG船市場(chǎng)健康發(fā)展的前提條件。應(yīng)向IMO提出建議，對(duì)LNG船單獨(dú)制定參考線，在此之前，應(yīng)將LNG船排除在目前MARPOL附則VI下關(guān)于氣體運(yùn)輸船的Required EEDI要求適用范圍之外。

[1] MEPC 62/24, Annex 19- Amendments to MARPOL Annex VI - Inclusion of regulations on energy efficiency for ships in MARPOL Annex VI[S], IMO.

[2] MEPC 62/6/4 - Calculation of parameters for determination of EEDI reference values[S], IMO.

[3] 陳建國(guó)，樓丹平，張麗萍. LNG船建造技術(shù)的消化吸收與自主創(chuàng)新[J]. 上海造船，2010, (1): 22-26.